[发明专利]一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法

说明书

本发明属于瓦斯抽采领域，涉及一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法，能有效地实现下组煤层压裂增透产气和上部采空区瓦斯抽采；本发明煤矿上组煤层已经完成回采，已形成大面积的采空区，采空区下部存在将回采煤层，为节约生产成本，利用预抽地面井对下部煤层进行压裂、排采，排采至末期，对上部采空区的顶板裂隙带和底板裂隙带范围内的地面井套管进行射孔造缝，对采空区瓦斯进行抽采，实现一井两用的目的。

技术领域

本发明属于瓦斯抽采领域，涉及一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法。

背景技术

煤矿采动区瓦斯抽采能较好地解决采煤工作面瓦斯浓度超限问题，回采结束的老采空区瓦斯抽采不仅能避免采空区瓦斯向邻近开采煤层工作面涌入，还有利于瓦斯资源回收。对于已回采完上组煤层将回采下组煤层的情况，既实现下组煤层采动区瓦斯抽采又对上部采空区瓦斯资源进行回收是非常关键的地面井技术。因此，本发明为解决该问题，提出了下组煤压裂增透产气和上部采空区瓦斯抽采。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法，利用预抽地面井对煤层进行压裂、排采，排采至末期，同时对采空区进行射孔造缝以及瓦斯抽采，实现一井两用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法，包括以下步骤：

S1，施工地面井穿越采空区至煤层下部30～40m处，完成煤层段射孔、压裂、排水降压及产气；

S2，确定地面排采系统停止条件后，停采并提取井内抽采装置；

S3，对地面井井内进行测井及注浆封堵；

S4，确定采空区顶板裂隙带高度和采空区底板裂隙带高度；

S5，完成采空区顶板裂隙带、采空区及采空区底板裂隙带射孔造缝；

S6，完成射孔后，进行负压抽采，抽采瓦斯进入地面集输系统。

可选的，S2步骤中，排采系统停止抽采的条件为煤层产气小于400m³/d。

可选的，S3步骤中，利用测井设备对地面井内情况进行观测，通井规进行通井，确保井内无大变形后从地面井的井底至煤层上方2m处进行水泥砂浆封阻。

可选的，S4步骤中，采空区顶板裂隙带高度H_t的计算公式为：

其中，M—采高；n—煤分层层数；

采空区底板裂隙带高度h_s的计算公式为：

其中，H为埋深；

为底板岩层厚度加权平均内摩擦角。

可选的，对于采空区底板裂隙带高度，采场周围支承压力向底板内部传递引起底板煤岩层鼓起形成破坏性裂隙，底板煤岩层塑性区为最大裂隙带深度。

可选的，S5步骤中，在地面井的井内注浆封堵，候凝48小时后，再对井内进行探测，确认封堵有效后，在井内封堵处向上注入200m高度清水；根据确定的采空区顶板裂隙带和采空区底板裂隙带的高度，依次从采空区底板裂隙带、采空区、采空区顶板裂隙带按每米不低于20孔布置射孔枪进行射孔。

可选的，射孔的孔径不小于20mm。

可选的，S6步骤中，完成射孔后，提出射孔装置，采用螺杆泵或水环真空区进行负压抽采。